این نقطه عطف در باتری های لیتیمی حالت جامد می تواند خودروهای الکتریکی را ایمن‌تر و کارآمدتر کند
محققان دانشگاه مک‌گیل به نقطه عطف مهمی در باتری‌های تمام حالت جامد لیتیم دست یافته‌اند. پیشرفت آن‌ها می‌تواند خودروهای الکتریکی را ایمن‌تر، کارآمدتر و با عمر طولانی‌تر کند.
در حال حاضر، اکثر خودروهای الکتریکی بر روی باتری‌های لیتیوم-یونی متکی هستند. این باتری‌ها دارای اجزای مایع هستند که قابل اشتعال است و خطر ایمنی به‌وجود می‌آورد. آن‌ها همچنین با گذشت زمان خراب می‌شوند که عملکرد و فاصله‌ای که خودرو قبل از نیاز به شارژ مجدد می‌تواند طی کند را کاهش می‌دهند.
اما باتری‌های تمام حالت جامد به عنوان جایگزینی نویدبخش پیشنهاد شده‌اند. این باتری‌ها مایع قابل اشتعال را با مواد جامد جایگزین می‌کنند که آن‌ها را بسیار ایمن‌تر می‌سازد. همچنین پتانسیل ذخیره انرژی بیشتری دارند که به خودروهای الکتریکی امکان می‌دهد تا برد مسافت بیشتری داشته باشند.
با این حال، یک مانع اصلی در توسعه این باتری‌های پیشرفته پدیده‌ای به نام "مقاومت بین‌سطحی" است.
مقاومت بین‌سطحی در نقطه تلاقی دو جزء اصلی باتری، یعنی الکترودها و الکترولیت، رخ می‌دهد. در باتری‌های تمام حالت جامد، این یک انسداد ایجاد می‌کند که مشابه یک گردنه است. "این باعث می‌شود که باتری کمتر کارآمد باشد و میزان انرژی‌ای که می‌تواند ارائه دهد را کاهش می‌دهد،" محققان در یک اطلاعیه خبری گفتند.
غلبه بر مقاومت بین‌سطحی
به هدایت استاد جورج دموپولوس، محققان راه‌حل جدیدی برای این مشکل ابداع کرده‌اند. آن‌ها این چالش مهم که مانع توسعه باتری‌های لیتیمی تمام حالت جامد بود را حل کرده‌اند.
"تیم تحقیقاتی متوجه شده است که با ساخت یک غشای سرامیکی متخلخل به‌جای صفحه‌ی متراکم سنتی و پر کردن آن با مقدار کمی پلیمر، می‌توان این مسئله را حل کرد،" اطلاعیه خبری ذکر کرد.
این ساختار به عنوان یک پل عمل می‌کند و امکان حرکت آزادانه ذرات لیتیم که انرژی را درون باتری حمل می‌کنند، بین الکترولیت و الکترودها را فراهم می‌کند.
"با استفاده از یک غشای متخلخل پر از پلیمر، می‌توانیم اجازه دهیم که یون‌های لیتیم آزادانه حرکت کنند و مقاومت بین‌سطحی بین الکترولیت جامد و الکترودها را حذف کنیم،" دموپولوس گفت.
پیامدها برای آینده خودروهای الکتریکی
این پیشرفت تأثیرات قابل توجهی برای آینده خودروهای الکتریکی ، به خصوص از نظر ایمنی، برد و طول عمر، دارد.
"این نه تنها عملکرد باتری را بهبود می‌بخشد، بلکه یک رابط پایدار برای عملکرد با ولتاژ بالا ایجاد می‌کند که یکی از اهداف اصلی صنعت است،" دموپولوس اضافه کرد.
با حذف مایعات قابل اشتعال، باتری‌های تمام حالت جامد خطر آتش‌سوزی را به شدت کاهش می‌دهند که خودروهای الکتریکی را برای رانندگان و مسافران ایمن‌تر می‌کند. به‌علاوه، این باتری‌ها امکان ذخیره انرژی بیشتری دارند و محدوده برد خودروهای الکتریکی را به‌طور معناداری افزایش می‌دهند.
علاوه بر این، بهبود پایداری باتری‌های تمام حالت جامد به طول عمر بیشتر منجر می‌شود که به معنای نیاز کمتر به تعویض باتری است و به پایداری و مقرون به صرفه بودن خودروهای الکتریکی در درازمدت کمک می‌کند.
"این کشف ما را به ساخت نسل بعدی باتری‌های ایمن‌تر و کارآمدتر برای خودروهای الکتریکی نزدیک‌تر می‌کند،" سنهائو وانگ، فارغ‌التحصیل دکتری و نویسنده اصلی مطالعه، نتیجه‌گیری کرد.
با اینکه هنوز در حال توسعه است، نوآوری تیم مک‌گیل نمایان‌گر پیشرفت بزرگی است. با ادامه تحقیقات، ممکن است باتری‌های تمام حالت جامد به زودی به واقعیت تبدیل شوند، که صنعت خودروهای الکتریکی را تغییر شکل داده و انتقال به آینده‌ای پایدارتر را سرعت می‌بخشد.
